氣體檢測報警管理制度

氣體檢測報警管理制度1

1．凡新建、擴建工程項目，如有可燃、有毒氣體意外泄漏可能的，必須按照“三同時”原則配備可燃、毒性氣體檢測報警儀。

2．可燃、有毒氣體檢測報警儀的配置、選型應嚴格執行《石油化工企業可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范》（sh 3063-）的規定。報警儀的選型應符合下列規定：

2．1根據使用場所爆炸危險區域的劃分，選擇檢測器的防爆類型；根據使用場所被檢測的可燃性氣體的類別、級別、組別，選擇檢測器的防爆等級、組別。

2．2當使用場所存在能使檢測元件中毒的硫、鹵素化合物等介質時，應選擇抗毒性檢測器。

2．3多點式指示報警器應具有相對獨立、互不影響的報警功能，并能區分和識別報警場所的位號。

3．可燃、毒性氣體報警器的安裝必須符合有關規范規定的要求。

3．1根據可燃、毒性氣體的密度和主導風向，確定檢測器的安裝高度和位置。

3．2檢測器宜安裝在無沖擊、無振動、無強電磁場干擾的場所。

3．3指示報警器或報警器的安裝安置，應考慮便于操作和監測的原則。報警器應有其對應檢測器所在位置的指示標牌或檢測器的`分布圖。

4．可燃、有害氣體檢測報警儀的日常維護、故障處理及檢修管理。

4．1、檢測器為隔爆型時，不得在超出規定的條件范圍下使用；在儀表通電情況下，嚴禁拆卸檢測器。

4．2、每日巡回檢查時，應按動試驗按鈕，檢查指示、報警系統是否工作正常；經常檢查檢測器是否顯示正常，防止檢測元件失效影響其工作性能，造成誤報。

4．3報警器每年至少應進行“三校一檢定”，即每3個月應校驗一次，每年進行一次檢定，填寫《可燃、有毒氣體檢測報警器檢定記錄》，校驗工作可根據各單位的情況自己做，校驗和檢定人員須持證上崗，氣體報警器標定時應采用經計量行政部門批準、頒布并具有相應標準物質《制造計量器具許可證》的單位提供的標準氣體。

5．可燃氣體報警器每年應全面檢修一次，維護和檢修按《石油化工設備維護檢修規程》（shs 07005-20xx）要求進行。

6．氣體報警器的停運、拆除應報安全主管部門審批后方能進行。

氣體檢測報警管理制度2

1、目的

為了保障生產正常運行，對生產過程使用煤氣及粗苯生產區域進行監測，特制定本制度。

2、適用范圍

本制度適應于公司危險爆炸場所的監測管理。

3、職責

供應部負責氣體報警器的購置，生產技術部部負責氣體報警器的監督管理。

4、內容

4.1凡新建、擴建、改建的生產裝置及貯運設施，如有可燃、有毒氣體意外泄漏可能的，無論是引進項目還是國內配套項目，必須按照“三同時”原則配備可燃、毒性氣體檢測報警儀。

4.2可燃、有毒氣體檢測報警儀的配置、選型應符合下列規定：

（1）可燃氣體報警器的功能、結構、性能和質量應符合國家法定要求，并取得國家計量行政部門頒發的計量器具生產許可證、國家指定防爆檢驗部門發放的防爆合格證。

（2）保證備品備件的供應。

（3）根據使用場所爆炸危險區域的劃分，選擇檢測器的防爆類型；根據使用場所被檢測的可燃性氣體的`類別、級別、組別，選擇檢測器的防爆等級、組別。

（4）多點式指示報警器應具有相對獨立、互不影響的報警功能，并能區分和識別報警場所的位號。

4.3可燃、毒性氣體報警器的安裝必須符合有關規范規定的要求。

（1）根據可燃、毒性氣體的密度和主導風向，確定檢測器的安裝高度和位置。

（2）檢測器安裝在無沖擊、無振動、無強電磁場干擾的場所。

（3）盡可能減少雨水對檢測元件的影響。

（4）指示報警器或報警器的安裝安置，應考慮便于操作和監測的原則。報警器應有其對應檢測器所在位置的指示標牌或檢測器的分布圖。

（5）檢測器的安裝和接線應按廠家規定的要求進行，并應符合防爆儀表安裝接線的規定。

4.4加強對可燃氣體檢測報警儀的日常維護、故障處理及檢修管理。

（1）檢測器為隔爆型時，不得在超出規定的條件范圍下使用；在儀表通電情況下，嚴禁拆卸檢測器。

（2）每日巡回檢查時，應按動試驗按鈕，檢查指示、報警系統是否工作正常；經常檢查檢測器是否意外進水。

（3）可燃氣體報警器每年應全面檢修一次，維護和檢修執行維護檢修規程。

（4）可燃氣體報警器需停運、拆除、增加，由動力車間設備管理員安排施工。

氣體檢測報警管理制度3

第一條 應用可燃氣體和有毒氣體檢測報警器(以下簡稱報警器)監視生產現場可燃氣體和有毒氣體泄漏和積聚狀況,是預防爆炸和中毒事故的重要手段,為了加強對報警器的管理工作,特制定本規定。

第二條 報警器的安裝率、使用率、完好率應達到100%。

第三條 選擇報警器應滿足以下條件:

1.功能、結構、性能和質量符合國家法定要求;

2.取得國家法定計量單位頒發的計量器具生產許可證;

3.取得國家指定的防爆檢驗部門發放的防爆合格證,并達到安裝現場所要求的防爆等級;

4.技術先進,質量穩定,反應靈敏,便于維修,保證備品備件的供應;

5.受其它氣體的干擾小,受溫度、濕度影響小;

6.符合國家或行業標準規范要求。

第四條 凡新建、擴建、改建的石油石化生產裝置及貯運系統,存在可燃氣體和有毒氣體意外泄漏可能的,必須按照“三同時”原則和設計規范的要求配備報警器。

引進項目和國內配套項目也應按照這一原則配備報警器。

第五條 報警器設置的地點、數量、方式,應嚴格執行石化集團公司《石油化工企業可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范》(sh3063-)有關規定。

第六條 報警器安裝場所應注意的主要問題:

1.可能泄漏的可燃氣體和有毒氣體的密度;

2.室外安裝時主導風向等環境因素;

3.雨水及有毒氣體對檢測元件的影響。

第七條 報警器校驗用標準氣體,校驗儀器、校驗方法及校驗人員應取得所在地市級計量部門的書面許可。

第八條 報警器專業管理以機動部門為主,技術、計量、儀表等職能部門共同負責,安全部門負責監督有關制度的`落實工作。

第九條 各管理部門都要認真制訂以下有關制度:

1.報警器管理、檢查、報廢、更新、拆除、停用、臨時停用和驗收制度;

2.強制定期檢驗和標定制度;

3.維護保養和檢修制度;

4.有關人員的培訓制度。

第十條 各管理部門的工作任務。

1.機動(計量)部門負責組織現有生產裝置新增報警器的施工及投用前的驗收檢查;負責報警器年(季)度檢修、技措計劃的制定和審核;負責報警器運行狀況和維護、檢修質量的檢查;負責報警器運行指標(安裝率、使用率、完好率)的考核評比;負責正常業務范圍內的其它工作。

2.安全部門參加增設報警器的審查和投用前驗收檢查;負責對現有報警器拆除、停用、臨時停用的審查和備案;負責對報警器設計、安裝、投用、管理、維修工作的監督。

3.設計、技術、供應部門負責報警器的選型、設置方案、采購等工作,并征求安全部門的意見。

4.儀表車間應指定班組、指定專人負責報警器的維護、校驗工作,健全檔案資料。

5.生產車間的操作人員必須懂得報警器的性能、原理,并會操作使用。

第十一條 各企業要加強報警器有關工作的組織領導,充實技術力量和維修人員,完善必要的標定手段。

第十三條 在報警器使用和管理中,由于玩忽職守造成事故或損失的單位和個人,視其情節給予嚴肅處理。

氣體檢測報警管理制度4

1.凡新建、擴建工程項目，如有可燃、有毒氣體意外泄漏可能的，必須按照“三同時”原則配備可燃、毒性氣體檢測報警儀。

2．可燃、有毒氣體檢測報警儀的配置、選型應嚴格執行《石油化工企業可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范》

（sh 3063-1999）的規定。報警儀的選型應符合下列規定：

2．1根據使用場所爆炸危險區域的劃分，選擇檢測器的防爆類型；根據使用場所被檢測的可燃性氣體的類別、級別、組別，選擇檢測器的防爆等級、組別。

2．2當使用場所存在能使檢測元件中毒的硫、鹵素化合物等介質時，應選擇抗毒性檢測器。

2．3多點式指示報警器應具有相對獨立、互不影響的報警功能，并能區分和識別報警場所的位號。

3．可燃、毒性氣體報警器的安裝必須符合有關規范規定的要求。

3．1根據可燃、毒性氣體的密度和主導風向，確定檢測器的安裝高度和位置。

3．2檢測器宜安裝在無沖擊、無振動、無強電磁場干擾的場所。

3．3指示報警器或報警器的`安裝安置，應考慮便于操作和監測的原則。報警器應有其對應檢測器所在位置的指示標牌或檢測器的分布圖。

4．可燃、有害氣體檢測報警儀的日常維護、故障處理及檢修管理。

4.1、檢測器為隔爆型時，不得在超出規定的條件范圍下使用；在儀表通電情況下，嚴禁拆卸檢測器。

4.2、每日巡回檢查時，應按動試驗按鈕，檢查指示、報警系統是否工作正常；經常檢查檢測器是否顯示正常，防止檢測元件失效影響其工作性能，造成誤報。

4．3報警器每年至少應進行“三校一檢定”，即每3個月應校驗一次，每年進行一次檢定，填寫《可燃、有毒氣體檢測報警器檢定記錄》，校驗工作可根據各單位的情況自己做，校驗和檢定人員須持證上崗，氣體報警器標定時應采用經計量行政部門批準、頒布并具有相應標準物質《制造計量器具許可證》的單位提供的標準氣體。

5．可燃氣體報警器每年應全面檢修一次，維護和檢修按《石油化工設備維護檢修規程》

（shs 07005-）要求進行。

6．氣體報警器的停運、拆除應報安全主管部門審批后方能進行。

氣體檢測報警管理制度5

第一條 應用可燃性氣體檢測報警器(以下簡稱報警器)監視生產現場可燃性氣體泄漏和積聚狀況,是預防爆炸事故的重要手段,必須納入制度管理。

第二條 必須加強報警器的使用和管理,報警器的安裝率、使用率、完好率達到100 %。

第三條 選擇報警器應具備條件

1、功能、結構、性能和質量應符合國家法令的要求。

2、取得國家法定計量單位頒發和計量器具生產許可證。

3、取得國家指定的防爆檢驗部門發放的防爆合格證,并達到安裝現場所要求的防爆等級。

4、技術先進、質量穩定、反應靈敏、便于維修、保證備品備件的供應。

5、受其它氣體的干擾小,受溫度、濕度影響小。

6、在國家標準頒布后,嚴格執行國家標準。

第四條 凡新建、擴建、改建的生產裝置及貯運系統等有可燃性氣體意外泄漏可能的,必須按著同時設計、同時施工、同時驗收的“三同時”原則配備報警器。引進項目和國內配套項目也要按照這一原則配備報警器。

第五條 報警器設置的地點、數量、方式應參照國內外同類裝置,設備的配備情況,依據生產經驗和裝置實際情況執行。

第六條 報警器安裝場所應注意的幾個問題:

1、可能泄漏的`可燃性氣體的密度。

2、室外安裝應考慮主導風向等環境因素。

3、雨水及有毒氣體對檢測原件的影響。

第七條 報警器校驗用標準氣體,校驗儀器、校驗方法及校驗人員應征得所在地市級計量部門的書面許可。

第八條 報警器實行公司、車間、班組三級管理,專業管理以儀表車間為主,安全科、生產技術科、設備科等職能部門共同負責。

第九條 儀表車間要認真制訂以下有關記錄:

1、報警器管理、檢查、報廢、更新、拆除、停用、臨時停用和驗收記錄。

2、強制定期檢驗和標定記錄。

3、維護保養和檢修記錄。

4、有關人員的培訓記。

第十條 各管理部門的工作任務:

1、儀表車間負責組織現有生產裝置新增報警器的施工及投用前的驗收檢查,負責報警器年(季)度檢修,技改計劃的制訂和審核,負責報警器運行狀況和維護,檢修質量的檢查,負責報警器運行指標(安裝率、使用率、完好率)的考核評比,負責正常業務范圍內的其它工作。

2、安全科、儀表車間參加增設報警器的審查和投用前驗收檢查,負責排除、停用、臨時停用的審查和備案,負責對報警器的投用、管理、維修工作的監督。并且負責新裝置報警器的選型、設置方案工作。

3、儀表車間應指定班組,指定專人負責報警器的維護、校驗工作,健全檔案資料。

4、生產車間的操作人員必須懂得報警器的性能、原理、并會操作使用。

第十一條 公司要加強報警器有關工作的組織領導,充實技術力量和維修人員,完善必要的標定手段。

第十二條 公司根據本制度制訂實施細則,并納入經濟責任制考核范圍。

第十三條 在報警器使用和管理中,由于玩忽職守造成損失的單位和個人,視其情節按公司有關規定進行處理。

第十三條 儀器選型及要求

1、明確檢測目的,選擇儀器類別 簡而言之,有害氣體的檢測有兩個目的,第一是測爆,第二是測毒。所謂測爆是檢測危險場所可燃氣含量,超標報警,以避免爆炸事故的發生;測毒是檢測危險場所有毒氣體含量,超標報警,以避免工作人員中毒。測爆的范圍是0~100%lel,測毒的范圍是0~幾十(或幾百)ppm,兩者相差很大。 危險場所有害氣體有三種情況,第一、無毒(或低毒)可燃,第二、不燃有毒,第三、可燃有毒。前兩種情況容易確定,第一測爆,第二測毒,第三種情況如果有人員暴露測毒,如無人員暴露可測爆。測爆選擇可燃氣體檢測報警儀,測毒選擇有毒氣體檢測報警儀。

2、明確檢測用途選擇儀器種類(便攜式或固定式) 生產或貯存崗位長期運行的泄漏檢測選用固定式檢測報警儀;其他象檢修檢測、應急檢測、進入檢測和巡回檢測等選用便攜式(或袖珍式)儀器。儀器型號包含了生產廠家、功能指標和檢測原理三項主要內容。

3、明確檢測對象,擇優選擇儀器型號 選擇儀器型號時要考慮以下幾點原則:

① 生產廠家講誠信、信譽好、生產的質量有保證,通過了iso9001質量體系認證,具有技術監督部門頒發的cmc生產許可證,具有消防、防爆合格證。

② 選擇的型號產品功能指標要符合標準的要求。

③ 儀器的檢測原理要適應檢測對象和檢測環境的要求。

氣體檢測報警管理制度6

第一章總則

第一條為了加強公司站場標準化建設,進一步規范可燃氣體檢測報警裝置的管理,依據相關規定,制定本制度。

第二條本制度適用于所屬單位站場易燃易爆場所。

第二章選型、設計、安裝

第三條可燃氣體報警裝置的選型應符合國家指定機構認可的計量器具制造認證、防爆性能認證和消防認證。

第四條可燃氣體報警裝置的設計、安裝單位應符合相應承包商資質要求。

第五條安裝單位應按照工藝參數要求調試可燃氣體報警裝置,并經試車運行合格后交付所屬單位運行部門使用。可燃氣體檢測報警裝置的主要性能指標應滿足以下要求:

(一)檢測對象:空氣中的可燃氣體;

(二)檢測范圍:0~100%可燃氣體爆炸下限(lel);

(三)檢測誤差:爆炸下限的`±10%以內;

(四)報警設定值:一級報警小于或等于20%lel,二級報警小于或等于50%lel;

(五)報警誤差:設定值偏差在±25%以內;

(六)響應時間:吸入式儀器的響應時間應小于30s,擴散式儀器的響應時間應小于60s。

第三章日常管理、標定

第六條可燃氣體檢測報警裝置應進行定期標定,每年不少于一次。

第七條各單位應建立可燃氣體檢測報警裝置臺帳,并完善日常管理制度。應有專職或兼職人員負責日常檢查和維護。

第八條日常檢查、維護應包括但不局限于以下內容:

(一)每周按報警器自檢試驗系統按鈕一次,檢查系統運行情況。

(二)每兩周進行一次外觀檢查,主要檢查:連接部位、可動部件、顯示部位和控制旋鈕、故障燈、檢測器防爆密封件和緊固件、檢測器部件是否堵塞、檢測器防水罩等情況。

(三)每半年用標準氣體對可燃氣體檢測報警裝置進行試驗,觀察報警情況和穩定值,不滿足性能要求時,應及時處理,并做好記錄。

第九條可燃氣體檢測報警裝置中的氣敏傳感器應根據使用年限或者所處環境位置及時予以更換。

新型氣體泄漏超聲檢測系統的研究與設計

摘 要：介紹了一種新型的氣體泄漏超聲檢測系統,在分析小孔氣體泄漏產生超聲波的原理的基礎上,闡述了該檢測系統的原理及設計方案。該系統能對各種壓力容器的孔隙泄漏所產生的微弱超聲信號進行精確檢測。該系統利用DSP技術對泄漏所產生的超聲波信號進行分析處理和聲壓級計算,從而實現對泄漏的檢測及泄漏量的估算。

關鍵詞：DSP 聲壓級 本底噪聲 泄漏超聲波

目前,工業上和生活中均大量用到用于儲存和輸送壓縮氣體的壓力容器,如氣缸、氣罐、煤氣管道等。由于各種原因,容器會產生漏孔從而發生氣體泄漏。據估計,工業上由于泄漏而損失掉的壓縮氣體平均占到40%左右。泄漏不但會造成能源的浪費,而且如果是有害氣體的話,還會對空氣造成污染。因此,準確地判斷和定位產生泄漏的位置,對于提高企業的生產效率和節約能源具有重大的意義。

傳統的泄漏檢測方法如絕對壓力法、壓差法、氣泡法等,操作復雜并且對技術人員要求較高,而且不具有實時性。目前,工業上廣泛利用泄漏產生超聲波的原理來進行泄漏檢測。利用超聲波檢測氣體泄漏位置,不僅方法簡單,而且準確可靠。基于此,本文研究并設計了一種新型的超聲波氣體泄漏檢測系統。檢測原理

1.1氣體泄漏產生超聲波

如果一個容器內充滿氣體,當其內部壓強大于外部壓強時,由于內外壓差較大,一旦容器有漏孔,氣體就會從漏孔沖出。當漏孔尺寸較小且雷諾數較高時,沖出氣體就會形成湍流,湍流在漏孔附近會產生一定頻率的聲波,如圖1所示。聲波振動的頻率與漏孔尺寸有關,漏孔較大時人耳可聽到漏氣聲,漏孔很小且聲波頻率大于20kHz時,人耳就聽不到了,但它們能在空氣中傳播,被稱作空載超聲波。超聲波是高頻短波信號,其強度隨著離開聲源(漏孔)距離的增加而迅速衰減。因此,超聲波被認為是一種方向性很強的信號,用此信號判斷泄漏位置相當簡單。

圖1 氣體泄漏產生超聲波

1.2 聲壓與泄漏量的關系

泄漏超聲本質上是湍流和沖擊噪聲。泄漏駐點壓力P與泄漏孔口直徑D決定了湍流聲的聲壓級L。著名學者馬大猷教授推出如下公式[1]:

式中,L為垂直方向距離噴口1m處的聲壓級(單位:dB);D為噴口直徑(單位:mm);D0＝1mm;P0為環境大氣絕對壓力;P為泄漏孔駐壓。

由此可知, 在與泄漏孔的距離一定時,泄漏超聲的聲壓級是隨泄漏孔尺寸和系統壓力的變化而變化的。

泄漏產生的超聲波頻帶比較寬,一般在20kHz到100kHz之間。在不同的頻率點,超聲波的能量是不同的。實際上,它的頻譜峰值也是隨泄漏孔的尺寸和壓力的變化而變化的。比如:在一定的泄漏孔徑和壓力下,如果泄漏超聲波的頻譜峰值是在38kHz點,那么加大孔徑以后它的頻譜峰值可能出現在36kHz點;如果孔徑不變,加大系統內外壓差,頻譜峰值可能出現在43kHz點。但是在同一頻率點,對于形狀相同的泄漏孔,泄漏所產生的超聲波的聲強隨泄漏量的增大而增大。另外,如果泄漏量恒定,即泄漏面積一定,則泄漏孔的形狀越接近于圓形,聲壓越高。當泄漏孔的雷諾數用式(2)表示時,在40kHz點聲壓與雷諾數之間的關系如圖2所示。

圖2 聲壓級與雷諾數的關系

式中,ρ為氣體密度;μ為粘度;V為流速;D為力學平均直徑。

由圖2可知,如果能檢測出泄漏孔附近在某一個頻率點的聲強,則可以推算出該泄漏孔的雷諾數。對于該泄漏孔,由于它的力學平均直徑是確定的,所以這時雷諾數與氣體泄漏量成正比關系。但是對于不同的泄漏孔,并不知道它的力學平均直徑,因此光知道雷諾數還不能求出泄漏量。在工業上,對于管道氣體,由于有源源不斷的氣體補給,管道里面的氣壓一般都是恒定值。而對于工業容器,由于小孔泄漏的泄漏量非常微弱,容器當中的壓力變化非常緩慢,所以可以認為在一段時期內是恒定值。當系統內外壓力一定時,對于不同的泄漏孔,它的泄漏流速都是一定的,可以用公式(3)[2]來表示:

式中,V為氣體流速;p為管內壓力;P0為環境大氣絕對壓力;T1為絕對溫度;σ＝P0/P;R為氣體常數;K=,對于空氣,k=1.4,則K=2.646。

當雷諾數、氣體流速知道以后,就可以反求出該泄漏孔力學平均直徑D,即可得出泄漏量。通過以上分析得出:只要能檢測出距離泄漏點一定距離的超聲波在某一個頻率點的強度,再給出泄漏系統內外壓力,就可以估算出氣體泄漏量。系統硬件實現

小孔氣體泄漏所發出的超聲波強度是極其微弱的,而且在工業場合,環境噪聲是相當大的。所以要檢測出在惡劣環境下的氣體泄漏所發出的超聲,必須對系統信號放大部分進行精心的設計。在本系統中只檢測40kHz點的泄漏超聲波的強度,原因是通過實驗得出,在40kHz點的泄漏超聲波能量都是比較大的,而且泄漏聲和本底噪聲能量差值也最大(如圖3所示)。這樣選擇可以增加系統靈敏度。

系統原理如圖4所示。系統分為模擬和數字兩部分,模擬部分包括信號放大電路和音頻處理電路等。信號放大電路由前置放大電路、帶通濾波電路和二次放大電路組成。音頻處理電路由本振電路、混頻器、功率驅動電路組成。數字部分主要由DSP和LCD、RAM、鍵盤等外圍設備組成。傳感器信號經過放大濾波以后,一路交由DSP處理,另一路通過降頻轉化為可聽聲。下面分別介紹各部分原理。

圖3 本底噪聲與泄漏聲聲壓圖

圖4 系統原理圖

2.1 信號放大電路

圖5所示為模擬電路的信號放大部分。

前置放大電路選用AD公司的專用高精度儀器三運放AD620。AD620是由三個精密運放集成的差分專用儀器運放,它具有低偏移、高增益(信號可直接放大到1000倍)、高共模擬制比的特點,特別適用于放大傳感器信號。由于傳感器接收到的大量的低頻噪聲(如50Hz的工頻噪聲)強度遠大于它所接收到的超聲信號,所以在傳感器與AD620之間必須接一個無源高通濾波器。這樣雖然增加了傳感器的功耗,但是在后面可以通過增大放大倍數來彌補。第二級是一個有源帶通濾波電路。在這一級可以濾掉前面濾波器沒有濾掉的大部分背景噪聲和由器件或電路產生的噪聲。這里選擇的通帶為38kHz～42kHz。第二級和第三級運放都采用AD公司的OP777,它是一個超精密的低噪聲運放,具有極低的電壓和電流偏移以及很高的增益穩定性。第三級是一個一般的同相放大電路。經過第三級放大以后,信號范圍為-3.3V～+3.3V,再經過如圖所示的兩個20kΩ的電阻,并接上+3.3V的偏置電壓,就可以使輸入到DSP的AD采樣信號變為0～3.3V。

雖然選用的器件是低噪聲的,但是對于檢測極其微弱的泄漏超聲信號來說,還是不能忽略器件本身的噪聲。在信號進入DSP以后再一次對其進行數字濾波,濾掉由前面器件和電路產生的直流電壓偏置和噪聲。這樣可以得到足夠高精度的泄漏超聲波信號。

圖5 信號放大電路

圖6 音頻處理電路原理圖

2.2 音頻處理電路設計

設計音頻處理電路的目的是能夠比較方便地判斷哪里有泄漏的產生。人耳的聽覺范圍大約在1kHz到20kHz之間。因此檢測到的超聲信號必須通過降頻才能為人耳所聽到。降頻的原理是利用差分信號的乘法特性:

然后在Uo后接上低通濾波器,則可得差頻信號。如選用本振電路的頻率為37kHz,那么得到的差頻信號為3kHz,可為人耳聽到。音頻處理電路的原理圖如圖6所示。

2.3 DSP

DSP的主要功能是負責A/D轉換、對A/D轉換后的信號進行分析處理、對LCD及電源進行管理。這里采用TMS320LF2407A。DSP芯片是一種具有特殊結構的微處理器。芯片內部采用程序和數據分開的哈佛結構,具有專門的硬件乘法器,廣泛采用流水線操作,并提供特殊的DSP指令,可以快速地實現各種數字信號處理算法。TMS320LF240X是德州儀器(TI)公司推出的基于C2×LP16位的定點低功耗的數字信號處理器系列,2407A型處理器是此系列中的最新產品。40M指令/秒(40MIPS)的處理速度可以提供遠遠超過傳統的16位微控制器和微處理器的性能。它的內置10位模/數轉換電路可以使電路得以簡化。

2.4 LCD顯示部分設計

LCD的作用是顯示泄漏孔的聲強和估算的泄漏值以及由鍵盤輸入的數據。這里選用內藏三星公司的KS0713顯示控制芯片的LCD顯示模塊。它有128×64的點陣。其供電電壓只需3.3V。KS0713芯片速度相當快,內部晶振頻率可達2MHz,很適合使用高速CPU芯片的場合。這里采用DSP的數字I/O口來控制LCD模塊,如圖7所示。

圖7 TMSLF2407A與KS0713的接口

圖8 鍵盤接口電路

圖9 主程序流程圖

2.5 鍵盤電路設計

鍵盤的作用是輸入泄漏系統的內外壓力值和選擇不同的氣體常數。在估算氣體泄漏量時,需要知道氣體的流速,由公式(3)可知,泄漏氣體的流速可以通過氣體內外的壓力和氣體常數等換算出來,這些數值是通過鍵盤輸入進去的。這里采用一維鍵盤,用DSP的四個數字I/O口來接收鍵盤輸入,采用軟件的方法消除鍵盤的抖動。本系統設計了四個按鍵:“功能” 鍵、“+”鍵、“-”鍵和“確定”鍵。功能鍵用于循環選擇容器內氣壓、容器外氣壓和氣體常數的設置等。每按一次功能鍵,在上述三個功能間切換一次。鍵盤接口電路如圖8所示。系統軟件部分設計

因為系統要完成測量泄漏超聲的聲壓級、估算泄漏量以及完成顯示功能,所以軟件主要由信號采集子程序、濾波子程序、FFT變換程序、泄漏估算子程序、LCD顯示子程序、鍵盤服務子程序等組成。限于篇幅,在此只列出程序設計的總體思路,如圖9所示。本文所介紹的超聲波泄漏檢測系統具有精度高、體積小、便于攜帶和具有很好的人機交互界面等特點。該系統還利用DSP等技術實現了對泄漏量的估算。

參考文獻 袁易全,黃建人.高靈敏超聲檢漏儀的研究,東南大學學報,1989 2 李建藩.氣壓傳動系統動力學.廣州:華南理工大學出版社,1991 李 進,陳會倉,程 斌等.氣體泄漏超聲波檢測裝置.工業儀表與自動化裝置,1996(5)4于亞非.用超聲波傳感器檢測氣體泄漏.儀器與未來,1992(8)5 李光海,王 勇,劉時風.基于聲發射技術的管道泄漏檢測系統.自動化儀表,2002;23(5):20～23

作者姓名： 龔其春 葉 騫 劉成良 王永紅

作者單位： 上海交通大學機電控制研究所SMC研究中心

出處：電子技術應用

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